(57)【要約】【課題】本発明は、偏光機能をする液晶層を備えた液晶表示装置及びその製造方法に関する。【解決手段】本発明は、相互に向かい合う第１基板と第２基板と；前記第１基板の内部面に形成された画素電極と；前記画素電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第１自発分極を有する第１配向膜と；前記第２基板の内部面に形成された共通電極と；前記共通電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第２自発分極を有する第２配向膜と；前記第１配向膜と第２配向膜間に位置して、ネマティック液晶物質と染料物質を含む液晶層と；前記第１基板、第２基板のいずれかの基板の外部面に位置する第１偏向板を含み、前記液晶層は、第２偏向板としての機能をすることを特徴とする液晶表示装置を提供する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に向かい合う第１基板と第２基板と；
前記第１基板の内部面に形成された画素電極と；
前記画素電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第１自発分極を有する第１配向膜と；
前記第２基板の内部面に形成された共通電極と；
前記共通電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第２自発分極を有する第２配向膜と；
前記第１配向膜と第２配向膜間に位置して、ネマティック液晶物質と染料物質を含む液晶層と；
前記第１基板と第２基板のいずれかの基板の外部面に位置する第１偏向板を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１自発分極、第２自発分極は、約０°から約９０°以内の回転角度を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１配向膜と前記画素電極間に位置する第１補助配向膜と、前記第２配向膜と前記共通電極間に位置する第２補助配向膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１補助配向膜と第２補助配向膜は、ポリイミドで構成されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記染料物質は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの染料物質を含み、前記赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの染料物質は、実質的に均一な量で混ぜられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶層の初期配列の状態は、前記第１偏光板の透過軸に平行であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層の初期配列の状態は、前記第１偏光板の透過軸に垂直であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１基板は、
相互に交差するゲート配線及びデータ配線と；
前記ゲート配線及びデータ配線、前記画素電極に連結されるスイッチング素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第２基板は、前記共通電極上のカラーフィルター層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶表示装置は、前記第１偏光板の向かい側に配置されるバックライトユニットを含む透過型の素子であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１基板上に位置する反射層をさらに含み、前記液晶層は、補償板の役割をすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記反射層は、前記画素電極上に位置して、前記反射層と画素電極間に絶縁層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記第１偏光板は、前記第２基板の外部面に位置することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第１配向膜と第２配向膜の厚さは、約１,０００オングストロームÅから約３,０００オングストロームÅの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記強誘電性液晶物質は、スメクチック相であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶層は、第２偏向板としての機能をすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
第１基板上に画素電極を形成する段階と；
前記画素電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第１自発分極を有する第１配向膜を形成する段階と；
第２基板上に共通電極を形成する段階と；
前記共通電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第２自発分極を有する第２配向膜を形成する段階と；
前記第１配向膜と第２配向膜が相互に向かい合うように、前記第１基板と第２基板を合着する段階と；
前記第１配向膜と第２配向膜間に、ネマティック物質と染料物質を含む液晶層を形成する段階と；
前記第１基板、第２基板のいずれかの基板の表面に偏向板を形成する段階とを含む液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１配向膜と前記画素電極間に、第１補助配向膜を形成する段階と、
前記第２配向膜と前記共通電極間に、第２補助配向膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第１基板上に反射層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記反射層は、画素電極上に位置して、前記反射層と画素電極間には、絶縁層を含むことを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
相互に交差するゲート配線とデータ配線を形成する段階と；
前記ゲート配線及びデータ配線、前記画素電極に連結されるスイッチング素子を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記共通電極上に、カラーフィルター層を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第１配向膜を形成する段階は、
前記第１基板上に、当方性相の強誘電性液晶物質をコーティングにより第１配向膜を形成する段階と；
前記第１配向膜が前記第１自発分極を有するように、第１雰囲気で、前記第１配向膜を露光する段階を含み、
前記第２配向膜を形成する段階は、
前記第２基板上に、当方性相の前記強誘電性液晶物質をコーティングにより第２配向膜を形成する段階と；
前記第２配向膜が前記第２自発分極を有するように、第２雰囲気で、前記第２配向膜を露光する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、さらに詳しくは、偏光機能をする液晶層を備えた液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報化社会に時代が急発展するに従って薄形化、軽量化、低消費電力化等の優れた特性を有する平板表示装置の必要性が台頭しているが、このうち、液晶表示装置が解像度、カラー表示、画質等に優れて、ノートブックやデスクトップモニターに活発に適用されている。
【０００３】
一般的に、液晶表示装置は、一側に電極が各々形成されている２つの基板を、電極が形成されている面が向かい合うように配置して、両基板間に液晶物質を注入した後、各基板に形成された電極に電圧を印加して生成される電場によって液晶分子を動かせる。このことによって、異なる光の透過率により画像を表現する装置である。
【０００４】
図１は、一般的な液晶表示装置の概略的な斜視図である。
図示したように、一般的な液晶表示装置１は、透明な絶縁基板上に、カラーフィルター１４と前記各カラーフィルター１４間に構成されたブラックマトリックス１２の上部に蒸着された共通電極１８が形成された上部基板１０と、画素領域Ｐ上に形成された画素電極３６とスイッチング素子Ｔとアレイ配線２２、２４が形成された下部基板２０で構成されて、前記上部基板１０と下部基板２０間には、液晶４０が充填されている。
【０００５】
前記下部基板２０は、アレイ基板と称されて、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴがマトリックス状で位置して、このような多数の薄膜トランジスタＴを交差して通るゲート配線２２とデータ配線２４が形成される。
【０００６】
この時、前記画素領域Ｐは、前記ゲート配線２２とデータ配線２４が交差して定義される領域であって、前記画素領域Ｐ上には、前述したように、透明な画素電極３６が形成される。
【０００７】
前述した液晶表示装置は、さらに正確には、液晶パネルを説明しており、前記液晶パネルの外部、すなわち、上部基板及び下部基板に各々接触して偏光板を備えて、前記下部基板の偏光板の下部には、ランプ及び光学シーツを備えたバックライトユニットと、前記液晶パネルを支持するために、トップケース及びボトムケース等を備えた液晶表示装置を構成する。
【０００８】
図２は、従来の上部偏光板と下部偏光板を含む液晶パネルの概略的な断面図である。
図示したように、液晶パネル６０は、薄膜トランジスタ(図示せず)及び画素電極３６が形成された下部基板であるアレイ基板２１と、カラーフィルター(図示せず)及び共通電極１８が形成された上部基板であるカラーフィルター基板１１の下面と上面に各々第１偏光板５０、第２偏光板５２を備えている。この時、前記画素電極３６は、概略的に示したために、アレイ基板１１全面に形成されたように見えるが、実際は、図１に示したように、画素領域(図１のＰ)に対応して、各画素Ｐ別に形成されることを特徴として、前記画素電極３６と共通電極１８間には、液晶層４０が介されている。
【０００９】
前述した従来の液晶表示装置は、アレイ基板の下面及びカラーフィルター基板１１の上面各々に、第１偏光板５０、第２偏光板５２を備えて、前記画素電極３６及び共通電極１８に印加される電圧による液晶層４０内での液晶分子の複屈折の変化により透過光量を調節することによって、グレーレベルを具現する。
【００１０】
ところが、前述した構造の液晶表示装置は、セルの効率は、１００％に及ばなく、液晶の複屈折による視野角の特性に脆弱点を有する。
【００１１】
また、第１偏光板５０、第２偏光板５２を前記アレイ基板２１の下面とカラーフィルター基板１１の上面に各々備えており、前記アレイ基板２１の第１偏光板５０の下部に備えたバックライトユニット(図示せず)から照射された光が、特に、前記第１偏光板５０により反射または、遮断されることによって、光の効率を低下させ、さらに、前記第１偏光板５０は、界面反射により光の損失が発生して、その厚さが、一般的に、２００μｍ以上になるので、最近の軽量、薄型の液晶表示装置を製造するが、マイナスポイントになる。
【００１２】
なお、前記カラーフィルター基板１１に付着された第２偏光板５２は、偏光子層及び保護層と粘着層を形成させるベースフィルム自体が柔軟性が劣り、硬い材質であるために、柔軟性のある液晶表示素子を形成するのに限界がある。
【００１３】
また、バックライトユニットが不必要であって、外部の光源を反射させて画像を表示する反射型の液晶表示装置においては、アレイ基板内に反射層を備えており、このような反射層により外部から前記反射型の液晶表示装置に入射される光を反射させて画像を表示するが、この場合は、前記外部光源が液晶層を２回通過して位相が変化するため、このような位相の変化を補償するために、カラーフィルター基板と前記カラーフィルター基板の外側面に備えた偏光板間に位相補償板を備えている。
【００１４】
前記反射型の液晶表示装置は、前記位相補償板を備えていて、光の効率が低下され、軽量、薄型の液晶表示装置を具現することにおいて、問題になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述した従来の問題を解決するために案出されており、本発明は、液晶層自体が偏光機能を有することによって、２枚の偏光板のいずれかの偏光板を除去して、軽量、薄型の液晶表示装置を提供することを目的とする。
また、前記１枚の偏光板を除去することによって、液晶表示装置の製造費用を節減させることをまた他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述した目的を達成するための本発明の第１特徴は、相互に向かい合う第１基板と第２基板と；前記第１基板の内部面に形成された画素電極と；前記画素電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第１自発分極を有する第１配向膜と；前記第２基板の内部面に形成された共通電極と；前記共通電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第２自発分極を有する第２配向膜と；前記第１配向膜と第２配向膜間に位置して、ネマティック液晶物質と染料物質を含む液晶層と；前記第１基板と第２基板のいずれかの基板の外部面に位置する第１偏向板を含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【００１７】
前記第１自発分極、第２自発分極は、約０°から約９０°以内の回転角度を有して、前記第１配向膜と前記画素電極間に位置する第１補助配向膜と、前記第２配向膜と前記共通電極間に位置する第２補助配向膜をさらに含み、前記第１補助配向膜と第２補助配向膜は、ポリイミドで構成される。
【００１８】
前記染料物質は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの染料物質を含み、前記赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの染料物質は、実質的に均一な量で混ぜられている。
【００１９】
前記液晶層の初期配列の状態は、前記第１偏光板の透過軸に平行、または、垂直である。
【００２０】
前記第１基板は、相互に交差するゲート配線及びデータ配線と；前記ゲート配線及びデータ配線、前記画素電極に連結されるスイッチング素子を含み、前記第２基板は、前記共通電極上のカラーフィルター層をさらに含む。
【００２１】
前記液晶表示装置は、前記第１偏光板の向かい側に配置されるバックライトユニットを含む透過型の素子である。
【００２２】
また、前記第１基板上に位置する反射層をさらに含み、前記液晶層は、補償板の役割をして、前記反射層は、前記画素電極上に位置して、前記反射層と画素電極間に絶縁層を含む。
【００２３】
前記第１偏光板は、前記第２基板の外部面に位置して、前記第１配向膜と第２配向膜の厚さは、約１,０００オングストロームÅから約３,０００オングストロームÅの範囲である。
【００２４】
前記強誘電性液晶物質は、スメクチック相である。
前記液晶層は、第２偏向板としての機能をすることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第２特徴は、第１基板上に画素電極を形成する段階と；前記画素電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第１自発分極を有する第１配向膜を形成する段階と；第２基板上に共通電極を形成する段階と；前記共通電極の上部で強誘電性液晶物質で構成されて、前記第１方向に沿って第２自発分極を有する第２配向膜を形成する段階と；前記第１配向膜と第２配向膜が相互に向かい合うように、前記第１基板と第２基板を合着する段階と；前記第１配向膜と第２配向膜間に、ネマティック物質と染料物質を含む液晶層を形成する段階と；前記第１基板、第２基板のいずれかの基板の表面に偏向板を形成する段階とを含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００２６】
前記第１配向膜と前記画素電極間に、第１補助配向膜を形成する段階と、前記第２配向膜と前記共通電極間に、第２補助配向膜を形成する段階をさらに含む。
【００２７】
また、前記第１基板上に反射層を形成する段階をさらに含み、前記反射層は、画素電極上に位置して、前記反射層と画素電極間には、絶縁層を含む。
【００２８】
さらに、相互に交差するゲート配線とデータ配線を形成する段階と；前記ゲート配線及びデータ配線、前記画素電極に連結されるスイッチング素子を形成する段階を含み、前記共通電極上に、カラーフィルター層を形成する段階を含む。
【００２９】
前記第１配向膜を形成する段階は、前記第１基板上に、当方性相の強誘電性液晶物質をコーティングにより第１配向膜を形成する段階と；前記第１配向膜が前記第１自発分極を有するように、第１雰囲気で、前記第１配向膜を露光する段階を含み、前記第２配向膜を形成する段階は、前記第２基板上に、当方性相の前記強誘電性液晶物質をコーティングにより第２配向膜を形成する段階と；前記第２配向膜が前記第２自発分極を有するように、第２雰囲気で、前記第２配向膜を露光する段階を含む。
【００３０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例による液晶表示装置を説明する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明による液晶表示装置は、偏光板の役割をする液晶層及び配向膜として、第１強誘電性液晶層と第２強誘電性液晶層を備えて、１枚の偏光板だけを利用して画像が表示できることによって、軽量、薄形の液晶表示装置を提供する。
また、偏光板１枚を省略することによって、製造費用を節減する。    
さらに、本発明の実施例２による反射型の液晶表示装置は、補償板を省略した構造を提案することによって、軽量、薄形が具現され、製造費用を節減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、強誘電性液晶をアレイ基板とカラーフィルター基板の内部の第１配向膜と第２配向膜として利用して、前記第１配向膜と第２配向膜間に、染料と液晶が一定比率で混ぜられたネマティック液晶を形成することにより最も特徴付けられる。
【００３３】
本発明において、染料が混ぜられたネマティック液晶をコントロールする強誘電性液晶は、永久双極子モーメントを有し、特定の条件で外部の電場なしでも双極子モーメントが、一方向に整列する特性があって、その動きが液晶分子、すなわち、液晶ディレクターの一端が固定された状態で、他端が一方向に円運動する形態になる。
【００３４】
図３は、本発明による印加された電界により強誘電性液晶ディレクターの動きを示している。
図示したように、前記強誘電性液晶ディレクター１０６の一端が、前記液晶ディレクターの運動軌道を示した円錐１００の頂点に固定されて、他端が螺旋の円柱相で、一方向に回転する形態を有する。この時、電界印加により、前記液晶ディレクター１０６の回転方向は、前記液晶ディレクター１０６に発現された自発分極１０３の方向に回転する。
【００３５】
ここで、前述した強誘電性液晶の特性をより詳しく説明する。
一般的に、液晶は、温度により相転移をするが、強誘電性液晶は、温度が高温から低温に変わることによって、等方性相であったものが、順にネマティック相(Ｎ＊)、スメクチック相(ＳｍＣ＊)に相転移して、最終的には、結晶相になる。この時、温度により強誘電性液晶の粘度も変わるが、等方性相の場合、粘度が大変低く、結晶相の時が最も高い状態になる。
【００３６】
このような強誘電性液晶を基板上に形成させるためには、高い温度で加熱して粘度の低い等方性相状態に形成する。この時、液晶パネルの形成後、常温で主に利用される相は、スメクチック相(ＳｍＣ＊)になって、ネマティック相(Ｎ＊)からスメクチック相(ＳｍＣ＊)に転移時、自発分極が発現される。
自発分極とは、液晶のディレクターが電圧の印加時、一方向に動くようにする役割をして、１回自発分極の方向性を有すると、前記方向性を維持し続けることが強誘電性液晶の特性になっている。
【００３７】
従って、前述した特性の強誘電性液晶を利用してアレイ基板とカラーフィルター基板内に、第１配向膜と第２配向膜として利用すると、電界印加時、前記液晶配向膜自体が動くようになり、前記第１配向膜と第２配向膜間に介された液晶層をダイナミックに回転させることによって応答時間が速くなる効果がある。
【実施例１】
【００３８】
図４は、本発明の実施例１による透過型の液晶表示装置の概略的な断面図である。
図示したように、液晶パネル１１０は、第１基板１１１と第２基板１７１、前記第１基板１１１と第２基板１７１間に介された液晶層１９０で構成される。
【００３９】
前記第１基板１１１(下部基板でありアレイ基板)には、示していないが、データ配線とゲート配線及び前記データ配線とゲート配線が交差して多数の画素領域Ｐを形成しており、前記各画素領域Ｐの内部には、スイッチング素子としてゲート電極１１５と、ゲート絶縁膜１１８、半導体層１２０、ソース電極１２７及びドレイン電極１３０とで構成された薄膜トランジスタＴを備える。
【００４０】
また、各画素領域Ｐには、前記薄膜トランジスタＴのドレイン電極１３０に連結されて、画素電極１４５が形成される。この時、前記薄膜トランジスタＴと画素電極１４５間には、保護層１３５が形成されており、前記保護層１３５内には、ドレインコンタクトホール１３７を備えて、このようなドレインコンタクトホール１３７を通じて前記ドレイン電極１３０と画素電極１４５は、相互に接触する。
【００４１】
前記薄膜トランジスタＴ及び画素電極１４５を含むアレイ基板１１１の前記画素電極１５４と露出された保護層１３５上の全面に、第１補助配向膜１５０が形成されており、その上部に、スメクチック相(ＳｍＣ＊)の強誘電性液晶物質で構成された第１配向膜１５５が１０００Åないし３０００Åの厚さで形成されていて、この時、前記第１配向膜１５５内の第１液晶ディレクター１５７の第１自発分極ＳＰ１は、上部に位置するカラーフィルター基板である第２基板１７１の方に回転方向性を有することを特徴とする。
【００４２】
前記第２基板１７１には示してないが、前記第１基板１１１と向かい合う面に、前記各画素領域Ｐに対応して順に繰り返して配列される赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのカラーフィルターパターン(１７７ａ、１７７ｂ、図示せず)で構成されたカラーフィルター層１７７を備えて、各カラーフィルターパターン１７７ａ、１７７ｂの境界には、ブラックマトリックス１７３を備えていて、前記カラーフィルター層１７７及びブラックマトリックス１７３を含む第２基板１７１全面に共通電極１８０が形成される。また、前記第２基板１７１の外面には、偏光板１９７を備える。
【００４３】
図面には示してないが、場合によっては、前記偏光板１９７は、第１基板１１１の外側面に備えることもできる。
【００４４】
前記共通電極１８０の下部には、第２補助配向膜１８３を備えて、前記第２補助配向膜１８３の下部には、前記第１基板１１１のように、スメクチック相(ＳｍＣ＊)の強誘電性液晶物質で構成された第２配向膜１８７が１０００Åないし３０００Åの厚さで形成される。この時、前記第２配向膜１８７内の第２液晶ディレクター１８９において、第２自発分極ＳＰ２は、 第２基板１７１内に形成された第２補助配向膜１８３の方に回転方向性を有することを特徴とする。
【００４５】
従って、前記第１基板１１１に位置する前記第１配向膜１５５と、前記第２基板１７１に形成された第２配向膜１８７の内部のそれぞれ第１自発分極ＳＰ１と第２自発分極ＳＰ２の回転方向は、全部上部の方を向かう、すなわち、前記カラーフィルター基板１７１内の第２補助配向膜１８３の方を向かう。
【００４６】
その反対の場合も可能である。
すなわち、前記第１配向膜１５５と第２配向膜１８７内の第１液晶ディレクター１５７と第２液晶ディレクター１８９の回転方向が、全部第１基板１１１上に形成された第１補助配向膜１５０を向かうように形成されることもできる。また、この時、前記第１配向膜１５５と第２配向膜１８７において、強誘電性液晶の一端が固定された第１液晶ディレクター１５７と第２液晶ディレクター１８９の回転角度は、０°ないし９０°範囲内で構成される。
【００４７】
前記第１基板１１１及び第２基板のそれぞれ第１配向膜１５５と第２配向膜１８７間には、染料を含むネマティック液晶分子を含む液晶層１９０が形成される。この時、前記液晶層１９０は、前記強誘電性液晶で構成される第１配向膜１５５と第２配向膜１８７に印加された電界により、第１液晶ディレクター１５７と第２液晶ディレクター１８９が印加された電界の大きさに比例して一方向に回転されることによって、ダイナミックに動く。
【００４８】
この時、前記第１配向膜１５５と第２配向膜１８７間に介された染料を含む液晶層１９０の初期配向方向は、前記第２基板１７１の外部面に付着された偏光板１９７の透過軸と、望ましくは、垂直または、水平な状態である。本発明の特性上、前記液晶層１９０の初期配向方向は前記偏光板１９７の透過軸と平行であると、ノーマリホワイトモードになり、垂直であると、ノーマリブラックモードになる。
【００４９】
第１基板１１１の画素電極１４５と第２基板の共通電極１８０により垂直電界が印加されるが、このような垂直電界により１次的に、第１配向膜１５５と第２配向膜１８７内のそれぞれ第１液晶ディレクター１５７と第２液晶ディレクター１８９が回転されて、このことによって、前記液晶層１９０内のネマティック液晶分子１９２がダイナミックに、前記第１配向膜１５５と第２配向膜１８７内のそれぞれ第１液晶ディレクター１５７と第２液晶ディレクター１８９の回転により右左に回転することによって、最終的には、前記液晶層１９０は、まるで横電界が印加されたように動くので、広視野角が確保できて、一般的な横電界方式の液晶表示装置とは異なり、開口率が低下されなく、輝度も向上される。
【００５０】
この時、前記液晶層１９０内に含まれた染料分子１９３も、前記ネマティック液晶分子１９２のように動くが、このような染料分子１９３が第１配向膜１５５と第２配向膜１８７内のそれぞれ第１液晶ディレクター１５７と第２液晶ディレクター１８９の回転方向に動いて、１つの偏光板の光軸が回転する効果を有することによって光の透過量を調節する。従って、グレーレベルを調節することになる。
【００５１】
前記液晶層１９０に含まれる染料分子１９３は、光の吸収率が偏光方向に沿って異なる物質であって、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの染料が均一に混ぜられ、光を吸収して黒くなる。
【００５２】
このような特性を有する染料分子１９３が混ぜられた液晶層１９０の、その初期配列の状態が前記第１基板１１１または、第２基板のいずれかの外側面に形成された偏光板(図面には、カラーフィルター基板の上面に形成される。)１９７の透過軸と平行または、垂直に配置して、前記液晶層１９０の回転を調節する下部及び上部の第１配向膜１５５と第２配向膜１８７は、その回転角度が９０°になるので、前記液晶層１９０内のネマティック液晶分子１９２及び染料分子１９３も、最大９０°回転することによって、前記第１基板１１１または、第２基板１７１のいずれかの外側面に備えた偏光板１９７の偏光軸と平行状態から垂直状態に変わったり、または、垂直状態から平行状態に変わって、光の透過量を調節することからグレーレベルが表現される。
【００５３】
従って、前述したように、液晶層自体が９０°回転する偏光板の役割をして、本発明による液晶表示装置は、１枚の偏光板だけを外側面に備えて、軽量、薄形の液晶表示装置を具現し、製造費用を節減することができる。
【実施例２】
【００５４】
本発明の実施例２による液晶表示装置は、反射型の液晶表示装置に関する。
この時、染料を混ぜたネマティック液晶層と、前記液晶層の上面及び下面に備えた第１強誘電性液晶層と第２強誘電性液晶層の役割は、前述した実施例１と同一であるために、グレーレベルを表現する方法は、その説明を省略して構造的な面だけを図面を参照して説明する。
【００５５】
図５は、本発明の実施例２による反射型の液晶表示装置の概略的な断面図である。
図示したように、液晶パネル２１０には、第１基板２１１と第２基板２７１が相互に対向するように配置されており、前記第１基板２１１と第２基板２７１間には、ネマティック液晶分子２９２及び光を吸収する特性を有する染料分子２９３を含む液晶層２９０が介されている。この時、前記液晶層２９０の上部及び下部には、強誘電性液晶で構成された１配向膜２５５と第２配向膜２８７が形成される。
【００５６】
前記第１基板２１１において、図示してはいないが、データ配線とゲート配線及び前記データ配線とゲート配線が交差して多数の画素領域Ｐを定義しており、各画素領域Ｐには、ゲート電極２１５、ゲート絶縁膜２１８、半導体層２２０、ソース電極２２７及びドレイン電極２３０で構成された薄膜トランジスタＴが形成されている。
【００５７】
前記薄膜トランジスタＴを覆い、第１基板２１１全面に位置して、前記ドレイン電極２３０を一部露出させるドレインコンタクトホール２３７を有する第１保護層２３５が形成される。
【００５８】
前記第１保護層２３５上に、反射効率の高い金属物質で構成された、前記ドレインコンタクトホール２３７領域を除いた第２基板２１１全面に、反射層２１４が形成されて、前記反射層２１４上に、第２保護層２４３が形成される。
【００５９】
前記第２保護層２４３上部で、各画素領域Ｐ別に前記ドレインコンタクトホール２３７を通じて前記ドレイン電極２３０に連結される画素電極２４５が形成される。
【００６０】
前記画素領域Ｐの上部の全面に、第１補助配向膜２５０が形成されて、前記第１補助配向膜２５０上に、強誘電性液晶物質で構成された第１配向膜２５７が形成される。
【００６１】
この時、前記反射層２４１は、図示したように、第１保護層２３５上に形成されたり、第１基板２１１の最下面、すなわち、第１基板２１１とゲート電極２１５間に形成されたりする。この場合、前記基板と接触して形成された反射層と前記ゲート電極間には、全面に電気的絶縁のため、絶縁層が形成される。
【００６２】
前記第２基板２７１の内部面には、対向基板である第１基板２１１上に備えた前記薄膜トランジスタＴ及びデータ配線(図示せず)を覆う位置にブラックマトリックス２７３が形成されて、前記ブラックマトリックス２７３を境界部として前記各画素領域Ｐに順に繰り返して配列される赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのカラーフィルターパターン(２７７ａ、２７７ｂ、図示せず)で構成されたカラーフィルター層２７７が形成され、前記カラーフィルター層２７７を覆い、その下部面には、共通電極２８０が形成される。
【００６３】
また、前記共通電極２８０の下部には、第２補助配向膜２８３が形成されて、前記第２補助配向膜２８３の下部には、強誘電性液晶物質で構成された第２配向膜２８７が形成される。
【００６４】
さらに、前記第２基板２７１の外側面には、偏光板２９７が形成される。この時、前記偏光板２９７の透過軸は、染料分子２９３を含む液晶層２９０の初期配列されたネマティック液晶分子２９２の方向と垂直状態または、平行状態に備えることを特徴とする。
【００６５】
前記第１配向膜２５５と第２配向膜２８７において、その内部の第１液晶ディレクター２５７と第２液晶ディレクター２８９の回転角度は、０°ないし９０°範囲内であって、前記第１配向膜２５５と第２配向膜２８７内のそれぞれ前記第１液晶ディレクター２５７と第２液晶ディレクター２８９の第１自発分極ＳＰ１と第２自発分極ＳＰ２の方向は、前記第２基板２７１の上部の偏光板２９７の方を向いたり、または、第１基板２１１内のゲート絶縁膜２１８の方を向いたり、相互に同一な方向に形成されることが望ましい。
【００６６】
前述した構造の反射型の液晶表示装置において、第１配向膜２５５と第２配向膜２８７とこの間に介されたネマティック液晶分子２９２及び染料分子２９３を含む液晶層２９０の電界印加による動きは、実施例１で説明しているので省略する。
【００６７】
通常的に、反射型の液晶表示装置は、カラーフィルター基板の外側面には、偏光板と、透明な基板間に補償板をさらに備える。これは、偏光板を通じて入射された直線偏光成分は、液晶層により位相差が変化されるので、これを補償するためである。
【００６８】
ところが、前述した構造の本発明の実施例２による反射型の液晶表示装置は、液層の役割が液晶の複屈折を利用するのではなく、前記液晶層２９０の内部に添加された染料分子２９３を回転させる役割をするために、すなわち、前記液晶層２９０の上部及び下部に構成された第１配向膜２５５と第２配向膜２８７の第１液晶ディレクター２５７と第２液晶ディレクター２８９が印加された電界によって回転して、前記液晶層２９０内の液晶分子２９２が回転され、このことによって、染料分子２９３が回転して、グレーレベルが具現され、前記液晶層２９０を通過する光の位相差が発生しないために、従来の反射型の液晶表示装置とは異なって補償板を備えなくても良い。
従って、補償板を省略することによって、軽量、薄形の反射型の液晶表示装置が具現されて、製造費用が節減される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】一般的な液晶表示装置の概略的な斜視図である。
【図２】従来の上部偏光板と下部偏光板を含む液晶パネルの概略的な断面図である。
【図３】本発明による印加された電界により強誘電性液晶ディレクターの動きを示した図面である。
【図４】本発明の実施例１による透過型の液晶表示装置の概略的な断面図である。
【図５】本発明の実施例２による反射型の液晶表示装置の概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１１：第１基板                
１１５：ゲート電極
１１８：ゲート絶縁膜            
１２０：半導体層
１２０ａ：アクティブ層          
１２０ｂ：オーミックコンタクト層
１２７：ソース電極              
１３５：保護層
１３７：ドレインコンタクトホール
１４５：画素電極                
１５０：第１補助配向膜
１５５：第１配向膜               
１５７：第１液晶ディレクター
１７１：第２基板                
１７３：ブラックマトリックス
１７７：カラーフィルター層
１７７ａ：赤色のカラーフィルターパターン
１７７ｂ：緑色のカラーフィルターパターン
１８０：共通電極                
１８３：第２補助配向膜
１８７：第２配向膜              
１８９：第２液晶ディレクター
１９０：液晶層                  
１９２：ネマティック液晶分子
１９３：染料分子                 
１９７：偏光板
ＳＰ１：第１自発分極              
ＳＰ２：第２自発分極
Ｔ：薄膜トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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